DE19952093C1 - Compression ignition 4-stroke engine has control and regulation device controlliing timed opening and closing of inlet and outlet valves for each engine cylinder - Google Patents

Compression ignition 4-stroke engine has control and regulation device controlliing timed opening and closing of inlet and outlet valves for each engine cylinder

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Abstract

The engine (2) has the inlet valve and outlet valve for each engine cylinder controlled by a control and regulation device (1), so that the outlet valve is opened shortly before the upper dead-point position of the piston, with subsequent simultaneous closure of the outlet valve and opening of the inlet valve and closure of the inlet valve shortly after the next upper dead-point position. An Independent claim for a control and regulation method for a 4-stroke engine is also included.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung und innerer Abgasrückführung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zur Steuerung und Regelung des motorischen Prozesses einer 4-Takt- Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung und innerer Abgas­ rückführung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5.The invention is based on a four-stroke internal combustion engine with compression ignition and internal exhaust gas recirculation according to Preamble of claim 1 and of a method for control and control of the motor process of a 4-stroke Compression ignition internal combustion engine feedback according to the preamble of claim 5.

Eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung ist aus der Veröffentlichung "The Knocking Syndrome - Its Cure and Its Potential" von J. Willand, SAE-Paper 982483, bekannt. Bei einem dort beschriebenen homogenen Verbrennungsprozeß der Brennkraftma­ schine wird durch eine dezentrale Aktivierung einer in einem Brenn­ raum befindlichen Ladung mittels Kompression eine parallele Energie­ freisetzung erzielt im Gegensatz zu bisher üblichen Prozessen, bei welchen durch eine zentrale Aktivierung mittels einer Zündquelle (Otto- Prozess) oder mittels Einspritzung (Diesel-Prozess) eine serielle Ver­ brennung der Ladung mit sich allmählich ausbreitender Flammenfront stattfindet. Die dezentrale Aktivierung verleiht jedem Ladungselement genügend Aktivierungsenergie, um das Energiefreisetzungsniveau zu erreichen.A four stroke internal combustion engine with compression ignition is from the publication "The Knocking Syndrome - Its Cure and Its Potential "by J. Willand, SAE paper 982483 described homogeneous combustion process of internal combustion The machine is activated by a decentralized one in one burner parallel charge by means of compression In contrast to previously common processes, release is achieved with which by central activation by means of an ignition source (Otto  Process) or by means of injection (diesel process) a serial Ver burning of the charge with a gradually spreading flame front takes place. The decentralized activation gives every load element enough activation energy to increase the energy release level to reach.

Besondere Vorteile bei der homogenen Verbrennung durch de­ zentrale Aktivierung der Ladung ergeben sich aus der Möglichkeit, ex­ trem magere Gemische im wesentlichen vollständig verbrennen zu können, weshalb der Brennstoffverbrauch sinkt. Mit der Verbrennung solcher extrem magerer Gemische gehen andererseits geringe Ver­ brennungstemperaturen einher, welche meist unterhalb der Grenztem­ peratur für die Bildung von Stickoxiden (NOX) liegen, so daß die Stickoxid-Emissionen einer solchen Brennkraftmaschine zumindest bei geringer Last niedrig sind.Special advantages in homogeneous combustion through decentralized activation of the charge result from the possibility of being able to completely burn extremely lean mixtures, which is why the fuel consumption drops. With the combustion of such extremely lean mixtures, on the other hand, low combustion temperatures are associated, which are usually below the temperature limit for the formation of nitrogen oxides (NO x ), so that the nitrogen oxide emissions of such an internal combustion engine are low, at least at low load.

Die Selbstzündung der Ladung beim Verbrennungsprozeß erfor­ dert jedoch ein bestimmtes Energie- und Temperaturniveau der La­ dung. Um die Temperatur im Brennraum auf das erforderliche Aktivie­ rungsniveau zu bringen, wird gemäß der zitierten Veröffentlichung bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine eine bestimmte Menge von heißem Abgas des vorangehenden Zyklusses zur Mischung mit der frischen Ladung des aktuellen Zyklusses im Brennraum zurückgehalten. Dies geschieht durch eine entsprechende Steuerung der Einlaß- und Aus­ laßventile, wobei vorgeschlagen wird, im Gegensatz zu üblichen Ven­ tilsteuerzeiten das Auslaßventil früher zu schließen und das Einlaß­ ventil später zu öffnen. Hierdurch kann eine gewisse Menge an Rest­ abgas im Brennraum zurückgehalten werden, um sie mit der frischen Ladung zu vermischen und für den nächsten Zyklus zu verwenden. Da der wiederverwendete Restabgasanteil den Brennraum bzw. die Ein­ laß- und Auslaßkanäle nicht verläßt, wird auf diese Weise eine sog. "Abgasrückhaltung" realisiert.The auto-ignition of the charge in the combustion process changes a certain energy and temperature level of the La dung. To the temperature in the combustion chamber on the required activation according to the cited publication a four-stroke internal combustion engine a certain amount of hot Exhaust gas from the previous cycle to mix with the fresh one Charge of the current cycle held in the combustion chamber. This is done by appropriate control of the inlet and off let valves, which is proposed, in contrast to conventional Ven valve timing to close the exhaust valve earlier and the intake open the valve later. This can leave a certain amount of rest Exhaust gases are retained in the combustion chamber to keep them fresh Mix charge and use for the next cycle. There the re-used residual exhaust gas part of the combustion chamber or the on inlet and outlet channels does not leave, a so-called.  "Exhaust gas retention" implemented.

Die beschriebene Art der Abgasrückhaltung hat den Nachteil, daß zwischen dem im Brennraum zurückgehaltenen heißen Abgas und der demgegenüber relativ kalten Zylinderwand ein Wärmeübergang stattfindet und somit die Temperatur des Abgases sinkt. Die ge­ wünschte Erhöhung der Temperatur der Ladung im Brennraum ist dann unzureichend.The described type of exhaust gas retention has the disadvantage that that between the hot exhaust gas retained in the combustion chamber and the relatively cold cylinder wall, a heat transfer takes place and thus the temperature of the exhaust gas drops. The ge desired increase in the temperature of the charge in the combustion chamber then inadequate.

Daneben sind Abgasrückführungen bekannt, bei welchen mittels großer Ventilüberschneidungen, z. B. durch frühes Öffnen des Einlaß­ ventils Abgas vom Brennraum in einen Ansaugkanal geschoben und von dort wieder in den Brennraum zurückgesaugt wird. Da der An­ saugkanal gegenüber dem Abgas jedoch relativ kalt ist, kommt es wäh­ rend des Ein- und Ausschiebens in und aus dem Ansaugkanal eben­ falls zu einer unerwünschten Abkühlung des Abgases. Zudem wird das Ansaugsystem durch das heiße Abgas aufgeheizt, weshalb Liefer­ gradverluste entstehen.In addition, exhaust gas recirculation systems are known, in which means large valve overlaps, e.g. B. by opening the inlet early valve pushed exhaust gas from the combustion chamber into an intake duct and from there is sucked back into the combustion chamber. Since the An suction channel is relatively cold compared to the exhaust gas, it comes true just pushing it in and out of the intake duct if an undesirable cooling of the exhaust gas. In addition, it will Intake system heated by the hot exhaust gas, which is why delivery degree losses arise.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu­ grunde, eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung sowie ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer solchen Brenn­ kraftmaschine zu schaffen, bei welcher Wärmeverluste des Abgases während der Abgasrückführung weitgehend vermieden werden.In contrast, the present invention has the object grunde, a four-stroke internal combustion engine with compression ignition and a method for controlling and regulating such a burner To create an engine in which heat loss of the exhaust gas largely avoided during exhaust gas recirculation.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeich­ nenden Teil der Ansprüche 1 und 5 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is characterized by solved part of claims 1 and 5 mentioned features.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Viertakt-Brennkraftmaschine mit Kom­ pressionszündung gemäß Anspruch 1 und das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und Regelung einer solchen 4-Takt- Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 5 haben den Vorteil, daß wegen der Abgasverschiebung vom Brennraum durch das geöffnete Auslaß­ ventil in den Auslaßkanal, in welchem die Wandtemperaturen höher sind als die der Zylinderwand, sich das Abgas dort weniger stark ab­ kühlen kann und seine für die gewünschte Erhöhung des Energieni­ veaus der Ladung hohe Temperatur annähernd beibehält.The four-stroke internal combustion engine with comm Pressure ignition according to claim 1 and the invention  Method for controlling and regulating such a 4-stroke Internal combustion engine according to claim 5 have the advantage that because the exhaust gas displacement from the combustion chamber through the open outlet valve in the outlet duct, in which the wall temperatures are higher than that of the cylinder wall, the exhaust gas is less there can cool and its for the desired increase in energy approximately maintains high temperature from the charge.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den Pa­ tentansprüchen 1 und 5 angegebenen Erfindung möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of the Pa Claims 1 and 5 specified invention possible.

Eine besonders zu bevorzugende Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß wenn die obere Ladungswechsel-Totpunktlage durch ei­ nen Kurbelwinkel von 360 Grad definiert ist, die Einlaß- und Auslaß­ ventile folgende Steuerzeiten aufweisen:
A particularly preferred development of the invention provides that when the top dead center position is defined by a crank angle of 360 degrees, the inlet and outlet valves have the following timing:

  • - Öffnen des Auslaßventils in einem Kurbelwinkelbereich zwischen 90 Grad und 180 Grad, vorzugsweise bei 150 Grad;- Opening the exhaust valve in a crank angle range between 90 degrees and 180 degrees, preferably at 150 degrees;
  • - Schließen des Auslaßventils und im wesentlichen gleichzeitiges Öffnen des Einlaßventils in einem Kurbelwinkelbereich zwischen 450 Grad und 540 Grad, vorzugsweise bei 470 Grad; und- Closing the exhaust valve and essentially simultaneously Opening the intake valve in a crank angle range between 450 degrees and 540 degrees, preferably at 470 degrees; and
  • - Schließen des Einlaßventils in einem Kurbelwinkelbereich zwischen 540 und 630 Grad, vorzugsweise bei 560 Grad.- Closing the intake valve in a crank angle range between 540 and 630 degrees, preferably at 560 degrees.

Gemäß einer Weiterbildung sind die Einlaß- und Auslaßventile elektromagnetische Ventile, welche durch eine Steuer- und Regelein­ richtung derart ansteuerbar sind, daß in Abhängigkeit der Regelgrößen bildenden Größen Beginn und Dauer oder Schwerpunkt der Verbren­ nung/Umsetzung der Ladung während eines Zyklusses als Stellgrößen eine bestimmte Menge von Abgas in den Brennraum zurückführbar und eine bestimmte Temperatur des zurückgeführten Abgases erzielbar ist, zur Festlegung von Beginn und Dauer der Verbrennung/Umsetzung der Ladung für den jeweils nächsten Zyklus. Wegen der Bedeutung von Menge und Temperatur des in den Brennraum zurückgeführten Abga­ ses für den Beginn und die Dauer der Verbrennung/Umsetzung der La­ dung im Rahmen des Verbrennungsprozesses können dann besonders verbrauchs- und abgasarme Verbrennungslagen eingeregelt werden. Die variablen Steuerzeiten der Einlaß- und Auslaßventile liegen inner­ halb der genannten, zu bevorzugenden Kurbelwinkelbereiche. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, die Einlaß- und Auslaßventile elektrohydraulisch betätigbar auszubilden.According to a further development, the intake and exhaust valves electromagnetic valves, which are controlled by a control system direction can be controlled such that depending on the controlled variables Formative quantities beginning and duration or focus of the burning Load / implementation of the charge during a cycle as manipulated variables a certain amount of exhaust gas can be returned to the combustion chamber and  a certain temperature of the recirculated exhaust gas can be achieved, to determine the start and duration of the combustion / implementation the charge for the next cycle. Because of the importance of Amount and temperature of the flue gas returned to the combustion chamber ses for the start and duration of the combustion / implementation of the La then as part of the combustion process Low-consumption and low-emission combustion positions can be regulated. The variable timing of the intake and exhaust valves are internal half of the preferred crank angle ranges mentioned. According to A development of the invention, it is also possible to the inlet and To design outlet valves to be actuated electro-hydraulically.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the drawings shown and explained in more detail in the following description. It demonstrate:

Fig. 1 einen Wirkungsplan einer Steuer- und Regeleinrichtung einer Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung ge­ mäß der Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform; Fig. 1 is a functional diagram of a control and regulating device of an internal combustion engine with compression ignition accelerator as the invention in a preferred embodiment;

Fig. 2 ein Diagramm, in welchem der Kolbenweg und die Ventil­ steuerzeiten einer Brennkraftmaschine mit variabler Ven­ tilsteuerung über dem Kurbelwinkel dargestellt sind; Fig. 2 is a diagram in which the piston travel and the valve timing of an internal combustion engine with variable Ven valve control are shown over the crank angle;

Fig. 3a eine schematische Querschnittsansicht einer Zylinder- Kolben-Einheit der Brennkraftmaschine mit variabler Ven­ tilsteuerung bei einem Kurbelwinkel von ca. 200 Grad; Figure 3a is a schematic cross-sectional view of a cylinder-piston unit of the internal combustion engine with variable Ven tilsteuerung at a crank angle of approximately 200 degrees.

Fig. 3b eine schematische Querschnittsansicht der Zylinder- Kolben-Einheit bei einem Kurbelwinkel von ca. 400 Grad; Figure 3b is a schematic cross-sectional view of the cylinder-piston unit at a crank angle of approximately 400 degrees.

Fig. 3c eine schematische Querschnittsansicht der Zylinder- Kolben-Einheit bei einem Kurbelwinkel von ca. 500 Grad; 3c is a schematic cross-sectional view of the cylinder-piston unit at a crank angle of approximately 500 degrees.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dient die insgesamt mit 1 be­ zeichnete Steuer- und Regeleinrichtung einer Brennkraftmaschine 2 mit Kompressionszündung und Viertakt-Zyklus zur Regelung des Ver­ brennungsprozesses, insbesondere zur Regelung des Beginns und der Dauer der Verbrennung/Umsetzung oder der Wärmefreisetzung einer in einem Brennraum der Brennkraftmaschine 2 befindlichen Ladung, gebildet durch ein Luft-Brennstoff-Gemisch. Durch Änderung des Be­ ginns und der Dauer der Verbrennung/Umsetzung der Ladung kann die "Lage" des Verbrennungsprozesses an die jeweiligen Randbedingun­ gen angepaßt werden, um ihn hinsichtlich Brennstoffverbrauch und Ab­ gasemissionen zu optimieren, weshalb vorzugsweise diese Größen Regelgrößen x der Steuer- und Regeleinrichtung 1 darstellen. Die Re­ gelstrecke wird durch die Brennkraftmaschine 2 gebildet, auf welche Störgrößen z wirken, z. B. in Form von Änderungen der Temperatur der Ansaugluft oder deren Drucks.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the control and regulating device of an internal combustion engine 2 with compression ignition and four-stroke cycle, which is denoted overall by 1, serves to regulate the combustion process, in particular to regulate the start and duration of the combustion / implementation or the heat release in one Combustion chamber of the internal combustion engine 2 charge, formed by an air-fuel mixture. By changing the beginning and the duration of the combustion / implementation of the load, the "location" of the combustion process can be adapted to the respective conditions in order to optimize it with regard to fuel consumption and exhaust gas emissions, which is why these variables are preferably controlled variables x of the control and regulating device 1 represent. The re gel stretch is formed by the internal combustion engine 2 , on which disturbance variables act z, z. B. in the form of changes in the temperature of the intake air or its pressure.

Die Regelgrößen x: Beginn und Dauer der Verbren­ nung/Umsetzung der Ladung sind von Sensoren 4 meßbar, vorzugs­ weise durch einen an sich bekannten Brennraumdrucksensor und/oder einen Ionenstromsensor, um elektrische Signale für ein Regelgerät 6 zum Vergleich der gemessenen Größen mit entsprechenden Füh­ rungsgrößen w zu erzeugen, welche z. B. in einem Kennfeldspeicher des Regelgeräts 6 abgespeichert sind. Möglich ist aber auch zur Er­ zeugung elektrischer Signale die Lichtleitmeßtechnik einzusetzen, bei­ spielsweise einen Lichtleitsensor zu verwenden, welcher die Strah­ lungsintensität im Brennraum messen kann. The control variables x: the start and duration of the combustion / implementation of the charge can be measured by sensors 4 , preferably by a combustion chamber pressure sensor known per se and / or an ion current sensor, in order to provide electrical signals for a control device 6 for comparing the measured variables with corresponding guide variables w to generate which z. B. are stored in a map memory of the control device 6 . However, it is also possible to use optical fiber measurement technology to generate electrical signals, for example to use an optical fiber sensor which can measure the radiation intensity in the combustion chamber.

Abhängig vom Vergleich der Regelgrößen x mit den zugeordne­ ten Führungsgrößen w erzeugt das Regelgerät 6 Signale zur Ansteue­ rung von Stellgrößen y liefernden Stellgliedern 8. Die Brennkraftma­ schine 2 umfaßt mehrere Zylinder mit vorzugsweise elektromagneti­ schen oder elektrohydraulischen Einlaß- und Auslaßventilen, welche Stellglieder 8 der Steuer- und Regeleinrichtung 1 bilden. Stellgrößen y der Einlaß- und Auslaßventile sind die Ventilsteuerzeiten, durch welche die Menge und Temperatur von im Brennraum einer Zylinder- Kolbeneinheit verbleibendem oder dorthin rückgeführtem Abgas be­ stimmbar und hierüber die Regelgrößen x: Beginn und der Dauer der Verbrennung/Umsetzung beinflußbar sind.Depending on the comparison of the control variables x with the assigned reference variables w, the control unit 6 generates signals for the control of control variables 8 that supply control variables y. The internal combustion engine 2 comprises a plurality of cylinders, preferably with electromagnetic or electrohydraulic inlet and outlet valves, which form actuators 8 of the control and regulating device 1 . Actuating variables y of the intake and exhaust valves are the valve timing, through which the quantity and temperature of the exhaust gas remaining or returned to the combustion chamber of a cylinder-piston unit can be determined and the control variables x: start and duration of the combustion / conversion can be influenced.

In Fig. 2 und Fig. 3a bis Fig. 3c ist beispielhaft ein besonders zu bevorzugendes Beispiel für die Ventilsteuerung eines elektromagneti­ schen Einlaßventils 10 und eines elektromagnetischen Auslaßventils 12 einer Zylinder-Kolbeneinheit 14 der Brennkraftmaschine 2 dargestellt, um eine innere Abgasrückführung zu realisieren. Im einzelnen sind in Fig. 2 in Diagrammform der Kolbenweg und die Ventilsteuerzeiten in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel gezeigt. Bei dem motorischen Prozeß der Brennkraftmaschine 2 handelt es sich vorzugsweise um einen hin­ länglich bekannten Viertakt-Prozeß mit einem Ansaugtakt, einem Ver­ dichtungstakt, einem Arbeitstakt und einem Ausstoßtakt. Gemäß Fig. 2 beginnend bei einem Kurbelwinkel von Null Grad befindet sich der Kol­ ben 16 in einer oberen Verbrennungsbeginn-Totpunktlage ZOT, welche den Arbeitstakt einleitet. Die Selbstzündung des Luft-Brennstoff- Gemischs erfolgt in einem Bereich zwischen 10 Grad vor ZOT bis etwa 10 Grad nach ZOT (Null-Grad Kurbelwinkel). Kurz vor Erreichen der sich anschließenden unteren Totpunktlage des Kolbens 16 öffnet das Aus­ laßventil 12 - in Fig. 2 als AÖ bezeichnet - in einem Kurbelwinkelbereich zwischen 150 Grad und 180 Grad, vorzugsweise bei 165 Grad. Das Auslaßventil 12 bleibt während des sich anschließenden Ausstoßtaktes mit Aufwärtsbewegung des Kolbens 16 geöffnet, damit heißes Abgas in einen Auslaßkanal 18 geschoben werden kann, wie durch die in Fig. 3a dargestellte Kolbenlage bei etwa 200 Grad Kurbelwinkel veranschau­ licht wird. Anstatt wie üblich kurz vor Erreichen einer oberen Ladungs­ wechsel-Totpunktlage LWOT bei 360 Grad Kurbelwinkel das Einlaßventil 10 zu öffnen, bleibt dieses bis weit in den sich nun anschließenden An­ saugtakt geschlossen, wodurch mit dem sich zur unteren Totpunktlage bewegenden Kolben 16 anstatt Frischluft das zuvor in den Auslaßkanal 18 geschobene, noch heiße Abgas in den Brennraum 20 zurückge­ saugt wird, wie die in Fig. 3b dargestellte Kolbenlage bei etwa 400 Grad Kurbelwinkel verdeutlicht. Frühestens bei etwa 360 Grad Kurbelwinkel (entspricht 360 Grad vor ZOT) kann Brennstoff über eine Einspritzdüse 22 direkt in den Brennraum 20 eingespritzt werden. Möglich ist aber auch eine Saugrohreinspritzung, die beispielsweise während des An­ saugens der Frischluft bei geöffnetem Einlaßventil realisiert wird. Eine Vorlagerung des Kraftstoffes bei noch geschlossenem Einlaßventil ist dabei auch denkbar. Erst nachdem das Abgas in den Brennraum 20 zurückgesaugt wurde, erfolgt das Öffnen des Einlaßventils 10 - in Fig. 2 als EÖ bezeichnet -, um mittels des verbleibenden Rests der Abwärts­ bewegung des Kolbens 16 Frischluft aus einem Ansaugkanal 23 anzu­ saugen, wie durch Fig. 3c bei einer Kurbelwinkellage von ca. 500 Grad veranschaulicht ist. Das Einlaßventil-Öffnen EÖ erfolgt im wesentlichen gleichzeitig mit dem Auslaßventil-Schließen AS in einem Kurbelwinkel­ bereich zwischen 450 und 540 Grad, vorzugsweise bei 470 Grad. Nach Überwinden einer unteren Totpunktlage des Kolbens 16 erfolgt das mit ES bezeichnete Schließen des Einlaßventils 10 in einem Kurbelwinkel­ bereich zwischen 540 und 630 Grad, vorzugsweise bei 560 Grad. Bei der anschließenden Verdichtung des durch die rückgeführten heißen Abgase auf ein höheres Energieniveau gebrachten Luft-Brennstoff- Abgas-Gemischs wird schließlich dessen Selbstzündung im Bereich der oberen Zünd-Totpunktlage ZOT ausgelöst.In Fig. 2 and Fig. 3a to Fig. 3c is an example of a particularly preferred example of the valve control of an electromagnetic intake valve 10 and an electromagnetic exhaust valve 12 of a cylinder-piston unit 14 of the internal combustion engine 2 to realize an internal exhaust gas recirculation. In detail, the piston travel and the valve timing as a function of the crank angle are shown in diagram form in FIG. 2. In the motor process of the internal combustion engine 2 , it is preferably a well-known four-stroke process with an intake stroke, a sealing stroke, a working stroke and an exhaust stroke. Referring to FIG. 2 starting the Kol is ben 16 in a top dead center position of start of combustion-Z OT, which initiates the power stroke at a crank angle of zero degrees. The auto-ignition of the air-fuel mixture takes place in a range between 10 degrees before ZDC to approximately 10 degrees after ZDC (zero degree crank angle). Shortly before reaching the subsequent bottom dead center position of the piston 16 , the outlet valve 12 - referred to in FIG. 2 as AÖ - opens in a crank angle range between 150 degrees and 180 degrees, preferably at 165 degrees. The exhaust valve 12 remains open during the subsequent exhaust stroke with upward movement of the piston 16 , so that hot exhaust gas can be pushed into an exhaust port 18 , as is illustrated by the piston position shown in Fig. 3a at about 200 degrees crank angle light. Instead of opening the inlet valve 10 as usual just before reaching an upper charge-change dead center position LW OT at a crank angle of 360 degrees, this remains closed until well into the now following suction cycle, so that the piston 16 moving to the bottom dead center position instead of fresh air previously pushed into the outlet channel 18 , still hot exhaust gas is sucked back into the combustion chamber 20 , as the piston position shown in FIG. 3b illustrates at a crank angle of approximately 400 degrees. At the earliest at approximately 360 degrees crank angle (corresponds to 360 degrees before Z OT ), fuel can be injected directly into combustion chamber 20 via an injection nozzle 22 . However, an intake manifold injection is also possible, which is implemented, for example, during the intake of fresh air with the inlet valve open. A pre-storage of the fuel with the inlet valve still closed is also conceivable. Only after the exhaust gas has been sucked back into the combustion chamber 20 , does the intake valve 10 - referred to as EÖ in FIG. 2 - open in order to suck in fresh air from an intake duct 23 by means of the remaining residue of the downward movement of the piston 16 , as shown in FIG. 3c is illustrated with a crank angle position of approximately 500 degrees. The intake valve opening EÖ takes place essentially simultaneously with the exhaust valve closing AS in a crank angle range between 450 and 540 degrees, preferably at 470 degrees. After overcoming a bottom dead center position of the piston 16 , the closing of the inlet valve 10, designated ES, takes place in a crank angle range between 540 and 630 degrees, preferably at 560 degrees. During the subsequent compression of the air-fuel-exhaust gas mixture brought to a higher energy level by the recirculated hot exhaust gases, its auto-ignition is finally triggered in the region of the upper ignition dead center position Z OT .

Zur Beeinflussung der Regelgrößen x: Beginn und Dauer oder Schwerpunkt der Verbrennung/Umsetzung der Ladung im Brennraum 20 werden vom Regelgerät 6 elektrische Signale an die elektromagne­ tischen Einlaß- und Auslaßventile 10, 12 ausgesteuert, um die Kurbel­ winkellage des Auslaßventil-Schließens AS bzw. des Einlaßventil- Öffnens EÖ innerhalb der oben genannten Kurbelwinkelbereiche zu höheren oder niedrigeren Kurbelwinkeln hin zu verschieben, wobei der Kurbelwinkelabstand zwischen Auslaßventil-Öffnen AÖ und Einlaßven­ til-Schließen ES vorzugsweise im wesentlichen konstant bleibt.To influence the controlled variables x: start and duration or focus of the combustion / implementation of the charge in the combustion chamber 20 , electrical signals from the control device 6 to the electromagnetic intake and exhaust valves 10 , 12 are controlled to the crank angle position of the exhaust valve closing AS or of the intake valve opening EÖ within the above-mentioned crank angle ranges to shift to higher or lower crank angles, the crank angle distance between the exhaust valve opening AÖ and Einlaßven til-Close ES preferably remains substantially constant.

Das Auslaßventil-Schließen AS und Einlaßventil-Öffnen EÖ er­ folgt annähernd im selben Kurbelwinkel-Bereich. Idealerweise findet das Auslaßventil-Schließen AS und das Einlaßventil-Öffnen EÖ im we­ sentlichen im selben Zeitpunkt statt. Unter dem Schwerpunkt der Ver­ brennung wird der Zeitpunkt einer 50%-igen Umsetzung der einge­ spritzten Brennstoffmasse verstanden.The exhaust valve closing AS and intake valve opening EÖ er follows approximately in the same crank angle range. Ideally takes place the exhaust valve closing AS and the intake valve opening EÖ in the we held at the same time. Under the focus of Ver the time of a 50% conversion of the sprayed fuel mass understood.

Claims (7)

1. Viertakt-Brennkraftmaschine (2) mit Kompressionszündung und innerer Abgasrückführung mittels geeigneter Ansteuerung von Einlaß- und Auslaßventilen (10, 12) wenigstens einer Zylinder-Kolbeneinheit (14), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Einlaßventil (10) und wenigstens ein Auslaßventil (12) der Zylinder-Kolbeneinheit (14) derart ansteuerbar sind, daß das Auslaßventil-Öffnen (AÖ) vor einer zwischen einem Ausstoß- und einem Ansaugtakt liegenden oberen Ladungs­ wechsel-Totpunktlage (LWOT) eines Kolbens (16) und das Auslaßventil- Schließen (AS) nach dieser oberen Ladungswechsel-Totpunktlage (LWOT) im wesentlichen gleichzeitig mit dem Einlaßventil-Öffnen (EÖ) stattfinden, um Abgas von einem Brennraum (20) der Zylinder- Kolbeneinheit (14) durch das geöffnete Auslaßventil (12) in einen Aus­ laßkanal (18) zu schieben und danach vom Auslaßkanal (18) wieder in den Brennraum (20) zurückzusaugen.1. Four-stroke internal combustion engine ( 2 ) with compression ignition and internal exhaust gas recirculation by means of suitable control of intake and exhaust valves ( 10 , 12 ) at least one cylinder-piston unit ( 14 ), characterized in that at least one intake valve ( 10 ) and at least one exhaust valve ( 12 ) of the cylinder-piston unit ( 14 ) can be controlled in such a way that the exhaust valve opening (AÖ) before an upper charge exchange dead center position (LW OT ) between an exhaust stroke and an intake stroke (LW OT ) of a piston ( 16 ) and the exhaust valve closing (AS) after this top dead center (LW OT ) take place essentially simultaneously with the intake valve opening (EÖ) to exhaust gas from a combustion chamber ( 20 ) of the cylinder-piston unit ( 14 ) through the opened exhaust valve ( 12 ) in one To slide out of the inlet duct ( 18 ) and then suck back into the combustion chamber ( 20 ) from the outlet duct ( 18 ). 2. Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß wenn die obere Ladungswechsel-Totpunktlage (LWOT) durch einen Kurbelwinkel von 360 Grad definiert ist, die Einlaß- und Auslaß­ ventile (10, 12) folgende zu bevorzugende Steuerzeiten aufweisen:
  • a) Öffnen des Auslaßventils (12) in einem Kurbelwinkelbereich zwi­ schen 150 Grad und 180 Grad, vorzugsweise bei 165 Grad;
  • b) Schließen des Auslaßventils (12) und im wesentlichen gleichzeitiges Öffnen des Einlaßventils (10) in einem Kurbelwinkelbereich zwi­ schen 450 Grad und 540 Grad, vorzugsweise bei 470 Grad; und
  • c) Schließen des Einlaßventils (10) in einem Kurbelwinkelbereich zwi­ schen 540 und 630 Grad, vorzugsweise bei 560 Grad.
2. Four-stroke internal combustion engine according to claim 1, characterized in that when the upper charge cycle dead center position (LW OT ) is defined by a crank angle of 360 degrees, the intake and exhaust valves ( 10 , 12 ) have the following preferred timing:
  • a) opening the exhaust valve ( 12 ) in a crank angle range between 150 degrees and 180 degrees, preferably at 165 degrees;
  • b) closing the exhaust valve ( 12 ) and substantially simultaneously opening the intake valve ( 10 ) in a crank angle range between 450 degrees and 540 degrees, preferably at 470 degrees; and
  • c) Closing the inlet valve ( 10 ) in a crank angle range between 540 and 630 degrees, preferably at 560 degrees.
3. Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einlaß- und Auslaßventile (10, 12) durch eine Steuer- und Regeleinrichtung (1) variabel ansteuerbare, vorzugsweise elektroma­ gnetische Ventile sind.3. Four-stroke internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the inlet and outlet valves ( 10 , 12 ) by a control and regulating device ( 1 ) are variably controllable, preferably electromagnetic valves. 4. Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einlaß- und Auslaßventile (10, 12) durch die Steuer- und Regeleinrichtung (1) derart ansteuerbar sind, daß in Abhängigkeit der Regelgrößen (x) bildenden Größen Beginn und Dauer oder Schwer­ punkt der Verbrennung/Umsetzung der Ladung während eines Zyklus­ ses als Stellgrößen (y) eine bestimmte Menge von Abgas in den Brenn­ raum (20) zurückführbar und eine bestimmte Temperatur des zurück­ geführten Abgases erzielbar ist, zur Festlegung von Beginn und Dauer der Verbrennung/Umsetzung der Ladung für den jeweils nächsten Zy­ klus.4. Four-stroke internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the intake and exhaust valves ( 10 , 12 ) can be controlled by the control and regulating device ( 1 ) in such a way that, depending on the controlled variables (x), variables forming the start and duration or focus of combustion / conversion of the charge during a cycle ses as manipulated variables (y) a certain amount of exhaust gas can be returned to the combustion chamber ( 20 ) and a certain temperature of the returned exhaust gas can be achieved, for determining the start and duration of the combustion / Implementation of the cargo for the next cycle. 5. Verfahren zur Steuerung und Regelung des motorischen Prozesses ei­ ner Viertakt-Brennkraftmaschine (2) mit Kompressionszündung und in­ nerer Abgasrückführung durch geeignete Ansteuerung von Einlaß- und Auslaßventilen (10, 12), dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaß­ ventil-Öffnen (AÖ) vor einer zwischen einem Ausstoß- und einem An­ saugtakt liegenden oberen Ladungswechsel-Totpunktlage (LWOT) eines Kolbens (16) und das Auslaßventil-Schließen (AS) nach dieser oberen Ladungswechsel-Totpunktlage (LWOT) im wesentlichen gleichzeitig mit dem Einlaßventil-Öffnen (EÖ) stattfinden, um Abgas von einem Brenn­ raum (20) der Zylinder-Kolbeneinheit (14) durch das geöffnete Auslaß­ ventil (12) in einen Auslaßkanal (18) zu schieben und danach vom Auslaßkanal (18) wieder in den Brennraum (20) zurückzusaugen.5. A method for controlling and regulating the motor process of a four-stroke internal combustion engine ( 2 ) with compression ignition and in nere exhaust gas recirculation by suitable control of intake and exhaust valves ( 10 , 12 ), characterized in that the exhaust valve opening (AÖ) before a between an exhaust and a suction cycle at the top dead center position (LW OT ) of a piston ( 16 ) and the exhaust valve closing (AS) after this top dead center position (LW OT ) substantially simultaneously with the intake valve opening take place (EO) to exhaust gas from a combustion chamber (20) of the cylinder-piston unit (14) to push through the open outlet valve (12) in an outlet duct (18) and then from the outlet channel (18) back into the combustion chamber (20 ) suck back. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenn die obere Ladungswechsel-Totpunktlage (LWOT) durch einen Kurbelwinkel von 360 Grad definiert ist, zu bevorzugende Steuerzeiten der Einlaß- und Auslaßventile (10, 12) wie folgt definiert sind
  • a) Auslaßventil-Öffnen (AÖ) in einem Kurbelwinkelbereich zwischen 150 Grad und 180 Grad, vorzugsweise bei 165 Grad;
  • b) Auslaßventil-Schließen (AS) und im wesentlichen gleichzeitiges Einlaßventil-Öffnen (EÖ) in einem Kurbelwinkelbereich zwischen 450 Grad und 540 Grad, vorzugsweise bei 470 Grad; und
  • c) Einlaßventil-Schließen (ES) in einem Kurbelwinkelbereich zwischen 540 und 630 Grad, vorzugsweise bei 560 Grad.
6. The method according to claim 5, characterized in that when the upper dead center position (LW OT ) is defined by a crank angle of 360 degrees, preferred timing of the intake and exhaust valves ( 10 , 12 ) are defined as follows
  • a) exhaust valve opening (AÖ) in a crank angle range between 150 degrees and 180 degrees, preferably at 165 degrees;
  • b) exhaust valve closing (AS) and substantially simultaneous intake valve opening (EÖ) in a crank angle range between 450 degrees and 540 degrees, preferably at 470 degrees; and
  • c) Inlet valve closing (ES) in a crank angle range between 540 and 630 degrees, preferably at 560 degrees.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßventile (10, 12) durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (1) angesteuert werden, um in Abhängigkeit der Regelgrößen (x) bil­ denden Größen Beginn und Dauer oder Schwerpunkt der Verbren­ nung/Umsetzung der Ladung während eines Zyklusses als Stellgrößen (y) eine bestimmte Menge von Abgas in den Brennraum (20) zurück­ zuführen und um eine bestimmte Temperatur des zurückgeführten Ab­ gases zu erzielen, zur Festlegung von Beginn und Dauer der Verbren­ nung/Umsetzung der Ladung für den jeweils nächsten Zyklus.7. The method according to claim 6, characterized in that the inlet and outlet valves ( 10 , 12 ) are controlled by the control and / or regulating device ( 1 ) in order depending on the controlled variables (x) bil denden sizes start and duration or Focus of the combustion / implementation of the charge during a cycle as command values (y) feed a certain amount of exhaust gas back into the combustion chamber ( 20 ) and to achieve a certain temperature of the recirculated exhaust gas, to determine the start and duration of the combustion / Implementation of the load for the next cycle.
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